適応ノッチフィルタ

私達は適応ノッチフィルタの研究を行っています。まずノッチフィルタとはどういうものなのかを説明します。以下,理論的なお話をしますが,何はともあれまず16bit固定小数点DSPを用いて適応ノッチフィルタをハウリング除去に適用した場合の音声を聞いて頂きます.


これをダウンロードすると入力信号(500Hzと1500Hzの2種類のハウリングが起こっている信号)を聞くことが出来ます

これをダウンロードすると出力信号(ハウリングを除去した信号)を聞くことが出来ます.最初はハウリングが残っておりますが,やがて適応フィルタが収束し除去できていることが確認できます

これをダウンロードすると原信号を聞くことが出来ます




ノッチフィルタ

望んでいる信号の中に狭帯域な余計な信号が入り込んでいる

望んでいる信号のみを取り出す
そのために狭帯域信号の周波数のgainを0にして、それ以外の周波数に
対してはgainを1にするフィルタを用いればよい
(下図に示す通り)

実用例・・・通信、心電図計測、画像処理

適応ノッチフィルタの構成

私達はノッチフィルタの構成を以下のものを提案した
  

また更新アルゴリズムは以下に示す
DSPで検証
DSPはディジタル信号処理を大得意とするプロセッサであり、
低価格で高度なシステムが実現できる

検証風景

実験1)入力信号は白色信号(望んでいる信号)1kHzの正弦波(余計な信号)
     から出来ている

ここより入力信号を聞くことが出来ます

入力信号とその信号をノッチフィルタに通過して出てきた信号(出力信号)
の波形を以下に示す


この図より、1kHzの正弦波がなくなっているのがわかる。よって
適応アルゴリズムが良好な動作をしていることが明らかである

ここより出力信号を聞くことが出来ます

(聞いてみれば、ピー(1kHzの正弦波)が途中から消えているのがわかります)
(また白色信号が少し低音になったのは、アンチエリアシングのためです)

実験2) 途中で入力信号の余計な信号が2kHzの正弦波に変わった時

ここより入力信号を聞くことが出来ます

入力信号とノッチフィルタの出力信号の波形を以下に示す

この図より、1kHzの正弦波がなくなっているのがわかる。
このように狭帯域な信号が変化しても、逐次適応していきます

ここより出力信号を聞くことが出来ます

実験3) バンドパスフィルタを実現させる

狭帯域信号のみを取り出すバンドパスフィルタも簡単に実現できる
(入力信号は実験1で用いた信号)

この図より、広帯域の信号(白色信号)をほぼ取り除けている
ことがわかります

ここより出力信号を聞くことが出来ます